CN201781026U - 车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，包括在燃料电池入口、出口分别设有高于大气压力的第一阀和用于氢尾排放的第二阀，在所述第二阀输出端设真空负压装置。本实用新型通过在尾排电磁阀后增设真空负压装置，解决燃料电池发动机阳极侧极氢腔需要间歇排气时氢气减压稳压器与大气压压差与排出氢腔内生成的液态水所需的压差二者之间的匹配问题。将液态水与反应过程中累积的惰性气体一起排出，保证了燃料电池阳极氢侧的电化学反应环境始终满足其要求，从而保证燃料电池发动机的性能、可靠性与耐久性。
Description
技术领域
本实用新型属于车用燃料电池发动机领域，具体说涉及一种燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置。
背景技术
燃料电池发动机在运行过程中有阳极侧氢气腔需要间歇性排气的特性(燃料电池在运行过程中阳极侧电极表面因电化学反应有一定量的液态水生成，需要采用间歇性排气的方法，在氢尾排阀开启的瞬间在阳极侧电极表面形成一定的压差，促使电极表面的液态水随着氢气中惰性气体的排放而排出，从而保证电极表面不被液态水覆盖进而影响催化剂表面的传质和电化学反应进程)发明出一种在燃料电池氢腔出口设置产生负压的设备的方法，在氢侧尾排阀开启瞬时在整个氢侧流场的电极表面从出口到入口形成比仅单独开启氢尾排阀时更大的压差，促使阳极侧电极表面的生成水顺利的随惰性气体排出，有效的提高了燃料电池的性能，减少了原有的尾排阀开启的频率，提高了燃料电池发动机系统的稳定性。
现有的燃料电池氢侧排气的技术是仅使用尾排电磁阀启闭，利用尾排电磁阀开启间歇过程中燃料电池堆氢气腔尾端与大气导通时燃料电池堆的入口氢气压力(二级减压和稳压阀v-3后的压力，见图1)高于大气压力的压差，将氢腔内的液态水随累积的惰性气体排出。以这种设计模式的实际工作运行过程中，当燃料电池发动机以高功率输出时，电流密度增大，氢气消耗增多，由于v-3的特性，此时v-3的出口压力(即电堆入口氢气压力)会比燃料电池发动机在低功率输出时压力有明显的降低。则尾排电磁阀开启时，燃料电池氢腔的出入口压差变小了，所形成的曳力往往不能做到及时将氢腔内的液态水随累积的惰性气体排出。当氢腔内的液态水不能及时排出或者排出不充分，则燃料电池的性能将会显著降低，甚至发生单节失效的情况，直接影响到燃料电池发动机的可靠性。
所采用的补充办法是采用增加开启尾排电磁阀开启的频率，或者加长尾排电磁阀开启间歇时间长度，通过排空的气量增大来使氢腔内的液态水排出。这种措施会使氢气大量排出，增加了氢气的消耗，从而降低了燃料电池发动机的效率。另一方面，由于尾排电磁阀的开启频度增加，或者开启时间加长，使燃料电池阳极氢侧与阴极氧侧较长时间处于压力不平衡状态，使由质子交换膜支撑的膜电极三合一结构受到两侧压力变化的冲击增多，从而也影响燃料电池发动机的耐久性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，可补充从氢腔排出液态水所需的压力。
本实用新型采用以下技术方案：
一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，包括在燃料电池入口、出口分别设有高于大气压力的第一阀和用于氢尾排放的第二阀，在所述第二阀输出端设真空负压装置。
优选地，所述真空负压装置为机械或电动真空发生器。
优选地，所述第一阀为稳压阀，在所述稳压阀输入端设有多级与储氢罐连接的减压阀。
优选地，所述第二阀为电磁阀。
优选地，所述所述真空负压装置为真空泵。
本实用新型通过在尾排电磁阀后增设真空负压装置，解决燃料电池发动机阳极侧极氢腔需要间歇排气时氢气减压稳压器与大气压压差与排出氢腔内生成的液态水所需的压差二者之间的匹配问题。将液态水与反应过程中累积的惰性气体一起排出，保证了燃料电池阳极氢侧的电化学反应环境始终满足其要求，从而保证燃料电池发动机的性能、可靠性与耐久性。
附图说明
图1为现有技术中车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置的示意图。
图2为本实用新型涉及的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置的示意图。
具体实施方式
本实用新型涉及的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置充分考虑到只利用燃料电池尾排电磁阀开启间隙阳极氢侧入口压力与出口大气压压差不足以产生足够的曳力将氢腔内的液态水排出，在燃料电池阳极氢侧的尾排电磁阀后增加一个产生负压的装置，如真空泵等，在尾排电磁阀开启时在燃料电池阳极氢侧尾端产生负压，从而将此刻燃料电池氢腔出入口压差提高到足以产生将氢腔水排出的程度，从而保证燃料电池发动机的性能正常运行。具体如图2所示，高压储氢罐1(Cylinder，v-1瓶阀2)中的氢气，经过一级减压(v-2减压阀3)后经管路供给燃料电池发动机，经过二级减压和稳压阀4(v-6)，开启供氢阀5(v-4)，将氢气同入燃料电池6产生电化学反应，在氢腔中产生的液态水，通过尾排电磁阀7(v-5)的开启和真空负压装置8(E-1)的运行，在燃料电池氢腔出入口间产生足够大的压差，与排出氢腔内生成的液态水所需的压差相匹配，将液态水与反应过程中累积的惰性气体一起排出，保证了燃料电池阳极氢侧的电化学反应环境始终满足其要求，从而保证燃料电池发动机的性能、可靠性与耐久性。由图可知，储氢罐出口的压力可通过多级压力阀减压之后进入稳压阀中，减压级数不限于本实施例。
真空负压装置8(E-1)可以是机械或者电动真空发生器，在车用燃料电池发动机的设计中，可选择采用车用真空泵等装置，其优点是使用便利、成本低。
Claims (5)
1.一种车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，包括在燃料电池(6)入口、出口分别设有高于大气压力的第一阀和用于氢尾排放的第二阀，其特征是：在所述第二阀输出端设真空负压装置(8)。
2.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，其特征是：所述真空负压装置(8)为机械或电动真空发生器。
3.根据权利要求2所述的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，其特征是：所述第一阀为稳压阀(4)，在所述稳压阀(4)输入端设有多级与储氢罐(1)连接的减压阀(3)。
4.根据权利要求3所述的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，其特征是：所述第二阀为电磁阀(7)。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置，其特征是：所述所述真空负压装置(8)为真空泵。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN2010202901264U CN201781026U (zh) | 2010-08-12 | 2010-08-12 | 车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置 |
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| CN2010202901264U CN201781026U (zh) | 2010-08-12 | 2010-08-12 | 车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201781026U true CN201781026U (zh) | 2011-03-30 |
Family
ID=43794231
Family Applications (1)
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| CN2010202901264U Expired - Lifetime CN201781026U (zh) | 2010-08-12 | 2010-08-12 | 车用燃料电池系统阳极侧氢腔排水装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN201781026U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103633355A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-12 | 济南开发区星火科学技术研究院 | 一种利用空气的质子交换膜燃料电池 |
| CN109950577A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-28 | 东莞众创新能源科技有限公司 | 燃料电池阴极供氧系统、其应用方法及计算方法 |
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2010
- 2010-08-12 CN CN2010202901264U patent/CN201781026U/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103633355A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-12 | 济南开发区星火科学技术研究院 | 一种利用空气的质子交换膜燃料电池 |
| CN109950577A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-28 | 东莞众创新能源科技有限公司 | 燃料电池阴极供氧系统、其应用方法及计算方法 |
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